近日，南方科技大学环境科学与工程学院讲席教授刘俊国研究团队与利兹大学教授Joseph Holden与Megan Klaar在《科学》上发表以“人为气候影响了全球河川径流季节性（Anthropogenic climate change has influenced global river flow seasonality）”为题的研究论文。研究结合全球水文站点观测、径流重建和全球水文模型，综合运用最优指纹检验和基于斯皮尔曼相关系数的两种气候变化检测和归因方法，对全球河川径流季节性变化进行分析，发现人为气候变化导致了北半球高纬度地区的河川径流季节性减弱。

河川径流季节性描述了径流年内周期性变化，对洪涝和干旱的发生起着重要作用。同时，不同季节的河川径流为淡水生物提供了重要的栖息场所。然而，人类活动正在全球范围内影响河流生态，人类活动既能通过修建水库等水利工程直接对河川径流进行调控，也能通过改变土地利用或通过改变气温、降水、土壤水分和融雪状况而间接影响径流。

该研究以1965-2014年间全球10,120个水文站点的月河川径流数据为基础，以分配熵作为分析河川径流季节性的方法，评估了全球河川径流季节性的空间分布格局、历史演变趋势及其驱动机制。研究发现，约21%的水文站点（2134个）的河川径流季节性发生了显著变化，河川径流的季节性在北半球高纬度地区（50°N以上）明显减弱。具有显著季节性变化趋势的站点数量与具有显著年变化趋势的站点数量相当，但约三分之二的站点年径流并没有发生显著变化，说明全球径流季节性变化主要表现为径流的年内再分配。

图1：以分配熵表示的河川径流季节性趋势 (1965-2014)。

该研究通过对北半球高纬度地区河川径流的季节性进行气候变化检测和归因分析，得出人为气候变化导致了河川径流的季节性减弱。研究进一步分析表明，全球变暖是导致该地区河川径流季节性变化的主要因素，降水对其影响不显著。升温导致早期融雪增加、冰川面积减少、永久冻土消失、降雪比例减少以及河流冰冻期缩短，可能是引发河川径流季节性变化的主要机制。如果气温继续上升，河川径流季节性可能会持续减弱，对河流生态系统健康将造成潜在的影响。气候变化背景下开展洪涝灾害防控及进行渐进式生态修复将成为更严俊的挑战。

图2：1965-2014年北半球高纬度地区(50°N以上)分配熵趋势的比较与归因分析。

该研究得到了中国国家自然科学基金(42361144001)、中国科学院战略性先导科技专项(XDA20060402)、河南省水圈与流域水安全重点实验室、深圳市可持续发展专项(KCXFZ20201221173601003)、利兹大学地理系与water@leeds学院资助。南方科技大学是论文第一单位。南方科技大学工学院环境学院与利兹大学地理系2021级联合培养博士生王泓为论文第一作者，刘俊国教授为论文通讯作者，合作单位包括南方科技大学、英国利兹大学、瑞士苏黎世联邦理工大学。

论文链接：https://doi.org/10.1126/science.adi9501